המחקר חושף את תפקיד המפתח של דינמיקת זרימת הדם של המוח במחלת אלצהיימר

למעלה משבעה מיליון אמריקאים חיים עם מחלת אלצהיימר (AD) והקרב יום-יומי קורע לב עם השפעות הירידה הקוגניטיבית. על פי איגוד האלצהיימר, המוח משתנה הגורמים למחלה מתחילים למעשה 20 שנה או יותר לפני שמתחילים התסמינים, ומדגיש את הצורך הקריטי באבחון מוקדם ומדויק. עם זאת, כלי האבחון הנוכחיים כוללים ברזים עמוד שדרה כואב, סריקות יקרות ובדיקות קוגניטיביות שיכולות להיות מוגבלות ברמת הדיוק שלהם.

מחקר חדש בהובלת מהנדסים ביו-רפואיים בבית הספר להנדסה של USC Viterbi, חשף את התפקיד המפתח שממלא דינמיקת זרימת הדם של המוח ב- AD, והציע כלי אבחון פשוט ולא פולשני שיכול לעצב מחדש עשרות שנים של חשיבה קונבנציונאלית על אופן הבנת המחלה המתישה הזו. בראשותו של וסיליס מרמרליס, הפרופסור של דין במחלקה להנדסה ביו -רפואית של אלפרד א. מאן, העבודות פורסמו בכתב העת אלצהיימר ודמנציה: אבחון, הערכה ומעקב אחר מחלותו

במשך שנים, הקונצנזוס הרווח במחקר ובטיפול קליני של אלצהיימר היה "השערת מפל העמילואיד". תיאוריה זו מציעה כי שבר חלבון הנקרא בטא עמילואיד הוא האשם העיקרי באלצהיימר. כאשר יותר מדי בטא עמילואיד מצטבר במוח, הוא מפעיל הצטברות של חלבון אחר, טאו, היוצר גושים מעוותים המכונים "סבך טאו" בתוך תאי מוח. לאחר מכן נחשבו סבכים אלה גורמים לתאי המוח לתקלה ובסופו של דבר למות, מה שמוביל לירידה הקוגניטיבית שנראתה באלצהיימר.

שיטות אבחון נוכחיות סובבות במידה רבה סביב איתור פתולוגיות עמילואיד וטאו אלה. זה דורש לעתים קרובות ברזי עמוד שדרה לא נוחים ומסוכנים כדי לצייר נוזל מוחי לניתוח. לאחרונה, הופיעו טומוגרפיה של פליטת פוזיטרון (PET), או "עמילואיד או טאו חיית מחמד", שם מוזרק עקבות רדיואקטיביות כדי להמחיש לוחות עמילואיד או סבכי טאו במוח, מבחן כל כך יקר עד שהוא בדרך כלל מוגבל למגדרות מחקר אקדמיות. לאחרונה, סמנים ביולוגיים בדם המשרתים את אותה מטרה מראים הבטחה לעתיד.

רופאים לוקחים את הפליטות מאותו מסלול רדיואקטיבי לחיות מחמד כמדד משוער של כמה עמילואיד או טאו יש לאדם במוחו. אם כבר מדברים מניסיון, לאחר שראיתי נתונים במחקר שלי, אני אומר לך שזה מאוד לא מספיק. אבל זה תקן הזהב, למרות שרוב הרופאים לא עושים את זה כי זה יקר מאוד. "

Vasilis Marmarelis, המחלקה המעוררת ביו -רפואית, אוניברסיטת דרום קליפורניה

ללא בדיקות ביולוגיות יקרות ופולשניות אלה, נוירולוגים רבים פונים לבדיקות הערכה קוגניטיביות כמו בדיקת המצב המיני-מנטאלי (MMSE) וההערכה הקוגניטיבית במונטריאול (MOCA), שאלונים מבוססי ראיון התנהגותיים שמטרתם לבחון את התפקוד הקוגניטיבי.

"ה- MOCA אכן נותן לך מושג לגבי היכולות הקוגניטיביות של אדם", אמרה מרמרליס. "אבל אלה לא בדיקות ביולוגיות או פיזיולוגיות. אלה רק בדיקות התנהגותיות הנתונות לכל מיני הטיות, פגמים ושגיאות."

מדפדף את התסריט: התמקדות חדשה ב"אינסטלציה "של המוח שלנו

במקום להסתכל על לוח העמילואיד של המוח, מרמרליס ומשתפי הפעולה שלו התמקדו באופן בו זרימת הדם במוח מוטלת אוטומטית על מנת לחמצן את רקמת המוח, והאם הפרעה אפשרית עלולה לגרום ליקוי קוגניטיבי. חשבו על זה כמו בדיקה מדוקדקת לאופן שבו מערכת האינסטלציה של הבית שלכם מתפקדת ולא רק להסתכל על החלודה על הצינורות.

המחקר הממומן על ידי צוות המחקר – המחקר הלאומי לבריאות (NIH) רתמו נתונים של 200 משתתפים במשך חמש שנים, ובחן את הקשר הדינאמי המורכב בין שינויים טבעיים בלחץ הדם העורקי, רמות הפחמן הדו -חמצני (CO₂) בדם, לבין תנודות כתוצאה מכך של זרימת דם מוחי וחמצון רקמות קורטי.

מרמרליס אמרה כי "כשאנחנו מפעילים מאמץ קוגניטיבי, אנו מייצרים CO₂ מהמטבוליזם בתאי המוח שלנו, שכמובן שצריך לקחת אותם על ידי הדם שלנו כדי להימנע מחמצת". "גופנו ניחן במנגנון רגולטורי זה הנקרא תגובתיות vasomotor, המרחיב (מרחיב) את כלי המוח שלנו כאשר Co₂ עולה בדם, כך שיותר דם יכול לעבור ולשטוף את העודף."

לפני 15 שנה, מרמרליס ביצעה תצפית סרנדיפיטית: חולי אלצהיימר מראים תגובתיות של vasomotor לקויה. "הם לא יכולים להרחיב את כלי המוח כדי להכניס יותר דם ולספק זלוף דם נאות למוח. המשמעות היא שהם לא מקבלים את החמצן, החומרים המזינים והגלוקוז שאנו צריכים לקוגניציה בזמן", אמר.

במחקר החדש שלהם, הצוות של מרמרליס בדק את התצפית הזו, ופיתח רומן "פיזיו-סמן" בשם מדד הדינמיקה המוחית (CDI). בדיקה לא פולשנית זו משתמשת באולטרסאונד של דופלר לא פולשני כדי למדוד את מהירות זרימת הדם בכמה עורקים עיקריים של המוח, וספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום למדידת חמצן בחלק הקדמי של קליפת המוח. "סוג ההמשגה של קלט-תפוקה" משתמש בשיטות "דוגמנות דינמיות" מתוחכמות שפותחו במעבדה שלנו כדי לכמת כמה מהר וביעילות אספקת הדם של המוח מגיבה לשינויים עדינים בלחץ וב- CO₂.

דיוק חסר תקדים ותקווה חדשה לטיפול

צוות המחקר השיג כמה תוצאות מעודדות – ה- CDI הראה ביצועי אבחון מצוינים, הבדיל בין אנשים עם לקות קוגניטיבית קלה (MCI) או אלצהיימר בין נבדקי בקרה רגילים מבחינה קוגניטיבית עם אזור תחת העקומה (AUC) של 0.96.

AUC הוא מדד סטטיסטי נפוץ לביצועים אבחוניים; ערך של 1.0 הוא מושלם, ו- 0.5 הוא סיכוי אקראי. לצורך ההקשר, מבחן PET של עמילואיד השיג AUC של 0.78 בלבד, ואילו הבדיקות הקוגניטיביות של MOCA ו- MMSE היו 0.92 ו- 0.91 בהתאמה.

מרמרליס הדגיש כי ההבדל בין 0.78 ל- 0.96 תורגם ל"שיפור משמעותי מאוד "ביכולת המבחן לזהות נכון את אלה עם המצב וללא המצב.

מרמרליס אמרה כי "מה שיש לנו שלאחרים לא היו לפני כן זו מתודולוגיה לכמת את היחסים הדינמיים האלה שהם חזקים ומדויקים במיוחד. "כעת אנו יכולים להבדיל בין חולים עם לקות קוגניטיבית קלה ואלצהיימר לבקרת תקינה קוגניטיבית הרבה יותר טוב ממדידת PET ואף טובה יותר מהבדיקה הנוירו -קוגניטיבית של MOCA. זה מצביע THE היבט קריטי בפתוגנזה של מחלה זו, ככל הנראה בשילוב עם גורמים אחרים, כולל הצטברות עמילואיד. "

שינוי עמוק זה בהבנת האלצהיימר יכול לסלול את הדרך לאסטרטגיות טיפול ומניעה חדשות התמקדו בשיפור ויסות זרימת הדם המוחית וחמצון. מרמרליס אמר כי הדבר יכול לכלול כמה דרכים מבטיחות שעדיין מוערכות ביעילותן הפוטנציאלית:

• שינויים באורח החיים: מרמרליס אמר כי גישה טובה תערוך פעילות אירובית רגילה, פשוטה כמו 20-30 דקות הליכה יומית להפעלת מנגנונים המשחזרים את ויסות זרימת הדם הבריאה. זה גם יהיה מגובה בתזונה בריאה, תוך הימנעות משומני דם וסוכרים מוגזמים, כמו גם להפחית את הלחץ. מרמרליס ציינה כי מחקר שנערך לאחרונה על ידי אגודת האלצהיימר מאשש בחוזקה גישה טיפולית זו, כאשר תוצאות הראו יתרונות קוגניטיביים ניכרים אצל המשתתפים שהשתתפו בתוכנית של שנתיים של פעילות גופנית אירובית ודבקות בתזונה של שמן נפש ומדגישים את הגרינים העלים, פירות נושאים, אגוזים, דגנים מלאים, שמן שמן ושומן.
• הושרה היפוקסיה לסירוגין והיפרקפניה: זה כרוך בשאיפה מבוקרת של חמצן מופחת מעט והגדיל את CO2 באמצעות מסכה. בדומה לשיטות אימונים שספורטאים משתמשים בהם כדי לשפר את הביצועים, נתונים ראשוניים מראים כי הם יכולים לשפר את ויסות זרימת הדם המוחית.
• נוירוסטיה נרתיקית נרתיקית טרנס-קרקעית (TAVNs): טכניקה בטוחה, לא פולשנית זו, ממריצה את הענף האוריקולרי של עצב הנרתיק (עצב המפתח של הגוף המסייע בוויסות תפקודי גוף רבים) דרך אזהרה. תוצאות ראשוניות מראות כי הדבר יכול גם להשפיע לטובה על ויסות זרימת הדם המוחית.

ניתן לפתח ולבדוק התערבויות מועילות אחרות בעתיד. מרמרליס אמר כי בנוסף לאלצהיימר, תוצאות אלה מחזיקות בהשלכות רחבות יותר על הטיפול והאבחון של דמנציות אחרות.

המחקר נתמך על ידי מענקי NIH. מחברים משותפים אחרים בעיתון כללו את הלנה סי צ'וי, מנהלת המרכז לחקר מחלות אלצהיימר בבית הספר לרפואה של קק של USC, וסנדי בילינגר, פרופסור לנוירולוגיה במרכז הרפואי באוניברסיטת קנזס, וכן משתפי פעולה מהמחלקה לנוירולוגיה באוניברסיטת טקסס דרום-מערבית.